Electrónica de potencia. Robert Piqué López
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Название: Electrónica de potencia
Автор: Robert Piqué López
Издательство: Bookwire
Жанр: Математика
Серия: Marcombo universitaria
isbn: 9788426718730
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Figura 2.56. Descomposición de la potencia en sus componentes activa y reactiva.
2.6.2. Potencias en un régimen no sinusoidal permanente
Considérese un sistema electrónico (como es el caso típico de un convertidor de alterna a continua) en que la tensión de excitación, e(t), es sinusoidal, pero la corriente entregada por la fuente, en régimen permanente, y como consecuencia de la propia carga, i(t), es una función periódica desarrollable en serie de Fourier. En este caso, se tendrá:
donde se ha indicado, para la corriente, su componente fundamental y la serie de armónicos de orden superior al primero.
En este caso, la potencia instantánea será:
de donde se desprende que la potencia activa, es decir, el valor medio de la potencia instantánea es:
en el caso de excitación e(t) no sinusoidal pero periódica, el término correspondiente a la potencia activa vendría dado por:
donde en,ef es el valor eficaz del armónico n-ésimo del desarrollo en serie de Fourier de la tensión de entrada, In,ef, es el valor eficaz del armónico n-ésimo de la corriente, y φn es el desfase entre tensión y corriente del n-ésimo término de sus respectivas series de Fourier.
Así, se puede concluir que la potencia activa entregada por la fuente de un circuito en régimen no sinusoidal permanente, es igual a la suma de las potencias activas correspondientes a la componente fundamental y a la de sus armónicos.
Nótese como a esta potencia activa se le añaden dos términos fluctuantes:
Un término de pulsación 2ω1, y
Términos de pulsaciones , los cuales, en el caso general de tensión periódica no sinusoidal, serán de pulsaciones
En este caso, la potencia aparente se define como el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente, es decir.
definiéndose el factor de potencia como:
en el caso de tensión sinusoidal, y
en el caso general.
La potencia reactiva vendrá definida por:
siendo en el caso particular de tensión sinusoidal
¿Qué relación existe entre S, P y Q? Teniendo en cuenta (2.113) se puede poner:
en el caso de tensión de excitación sinusoidal. Entonces, y teniendo en cuenta (2.112) y (2.116), se puede desarrollar la anterior expresión e identificar términos, resultando:
de forma que es factible poner:
siendo el nuevo término el denominado potencia de distorsión o potencia de deformación, término expresado por D y definido según:
Obsérvese como, a partir de (2.118) si e(t) e i(t) están en fase, φ1 = 0 y entonces S = P2 + D2.
Se dice que un circuito no distorsiona si En,ef / In,ef = Constante y φn = 0 para todos los armónicos. Es el caso, por ejemplo, de una tensión periódica no sinusoidal que alimenta una red resistiva. En este caso no se consume potencia de distorsión (D = 0). En cambio, en un circuito inductivo en / In aumenta con el orden del armónico, mientras que en un circuito capacitivo en / In disminuye con el orden del armónico, siendo estos dos casos claros ejemplos de circuitos distorsionantes.
2.7. Conclusiones
En este capítulo se hecho un repaso a los conceptos básicos necesarios para poder abordar el estudio de los convertidores estáticos, que como ya se ha indicado son sistemas constituidos básicamente por elementos interruptores. Efectivamente se han repasado principios, leyes y teoremas, como también se ha incidido en el conocimiento de los componentes eléctricos y de alguna herramienta de facilite el estudio de los convertidores estáticos
Debido a las características propias de los sistemas electrónicos de potencia algunos conceptos básicos adquieren mayor relevancia. Se han reducido a diez el número de principios básicos [12] de los que se debe tener un profundo conocimiento para comprender bien un sistema de potencia complejo. Son los que se podrían denominar los diez pilares de la electrónica de potencia y que se han resumido en la tabla 2.7. Efectivamente sobre ellos se construye dicha disciplina.
Tabla 2.7. Los diez pilares de la Electrónica de Potencia. (Adaptado de Powerex).
A pesar de la sencillez de estos principios no es exagerado afirmar que, muy a menudo, la dificultad de comprensión del funcionamiento de un convertidor estático está provocada por la interpretación o aplicación errónea de alguno de ellos.
2.8. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
2.8.1. Definir de forma concisa y, si es necesario mediante algún esquema o gráfico, los siguientes conceptos:
Energía eléctrica
Relación entre la potencia y la energía eléctricas
Promediado de una magnitud temporal f(t)
Magnitudes de continua y de alterna
Fuentes СКАЧАТЬ